Машины и оборудование для измельчения материалов

     Многолетняя практика создания и эксплуатации щековых  дробилок показывает, что при оценке совершенства щековой дробилки и ее качества простота кинематической схемы и конструкции должна особо приниматься во внимание. Усложнение схемы, как оно заманчиво не выглядит на первый взгляд, приводит к усложнению конструкции, удорожанию эксплуатации.

     Изучение  схем простого и сложного движения подвижной щеки показало, что они обе являются наилучшими из всех предложенных и обе имеют право на жизнь. Поэтому, учитывая особенности схем, дробилки с простым движением подвижной щеки предназначаются в основном для крупного дробления высокопрочных и абразивных материалов, а дробилки со сложным движением щеки больше для среднего и мелкого дроблении материалов средней прочности и абразивности.

     В дробилке с простым движением  подвижная щека подвешена на неподвижную  ось. Шатун дробилки верхней головкой шарнирно соединен с приводным эксцентриковым валом. Внизу в шатун шарнирно упираются две распорные плиты, одна из которых противоположным концом упирается в нижнюю часть подвижной щеки, другая - в регулировочное устройство. При вращении эксцентрикового вала подвижная щека получает качательное движение по дуге окружности с центром в оси подвеса. Наибольший размах качания (ход сжатия) имеет нижняя точка подвижной щеки. Заход сжатия подвижной щеки принимают проекцию траектории движения данной точки на нормаль к неподвижной щеке. Срок службы дробящих плит при прочих равных условиях зависит от вертикальной составляющей хода. На дробилках с простым движением при малой вертикальной составляющей хода сжатия дробящие плиты служат больше, чем на дробилках со сложным движением, где этот ход больше. Схема обеспечивает большой выигрыш в силе в верхней части камеры дробления (рычаг второго рода). Недостатком дробилок с простым движением является малый ход сжатия в верхней части камеры дробления. Сюда попадают крупные куски материала, для надежного захвата и дробления которых необходим большой ход.

В дробилках  со сложным движением подвижная  щека шарнирно подвешена на эксцентричной  части приводного вала. Внизу подвижная  щека шарнирно опирается на распорную  плиту. Другим концом распорная плита опирается на регулировочное устройство. Эта дробилка проще по конструкции, компактнее и у нее меньшая металлоемкость. Траектория движения подвижной щеки представляет собой замкнутую кривую. В верхней части камеры дробления эта кривая - эллипс, приближающийся к окружности, в нижней части - сильно вытянутый эллипс.

     Главным параметром щековых дробилок является В х L - произведение ширины В приемного  отверстия на длину L камеры дробления. Ширина приемного отверстия - расстояние между дробящими плитами в верхней части камеры дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Этот размер определяет максимальную крупность кусков, загружаемых в дробилку: Dmax = 0,85 В. Длина камеры дробления L определяем, сколько кусков диаметром Dmax может быть загружено одновременно. Важным параметром щековой дробилки является также ширина b выходной щели. Она определяется как наименьшее расстояние между дробящими плитами в камере дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Ширину выходной щели можно изменять регулировочным устройством. Это позволяет изменять крупность готового продукта или поддерживать крупность постоянной независимо от степени износа дробящих плит.

     Станина щековой дробилки со сложным движением  подвижной щеки сварная. Ее боковые стенки соединены между собой передней стенкой коробчатого сечения и задней балкой. Последняя также является корпусом регулировочного устройства. Над приемным отверстием укреплен защитный кожух, предотвращающий вылет кусков породы из камеры дробления. Подвижная щека  представляет собой стальную отливку, которая расположена на эксцентричной части приводного вала. В нижний паз вставлен сухарь для упора распорной плиты. Другим концом распорная плита упирается в сухарь регулировочного устройства с клиновым механизмом. Замыкающее устройство состоит из тяги и цилиндрической пружины. Натяжение пружины регулируют гайкой. При ходе сжатия пружина сжимается. Стремясь разжаться, она способствует возврату щеки и обеспечивает постоянное замыкание звеньев шарнирно-рычажного механизма - подвижной щеки, распорной плиты, регулировочного устройства. Предохранительное устройство представляет собой распорную плиту, которая ломается при нагрузках, превышающих допустимые (например, при попадании в камеру дробления недробимых предметов). Более рациональными являются предохранительные устройства, которые не разрушаются при повышении нагрузок. Такие устройства бывают пружинными, фрикционными, гидравлическими. Жесткость пружин должна обеспечивать работу дробилки при обычных нагрузках. При попадании в камеру дробления недробимых предметов пружины сжимаются на величину, необходимую для поворачивания эксцентрикового вала при остановившейся подвижной щеке.

     В щековых дробилках применяют  гидравлические предохранительные  устройства, позволяющие перейти к нормальному режиму работы автоматически, без остановки дробилки. Существуют предохранительные устройства, в которых использован гидропневматический аккумулятор. При перегрузке жидкость перетекает из цилиндра в аккумулятор через отверстие с относительно большим сечением, что обеспечивает быстрое срабатывание устройства. Обратно в цилиндр масло проходит через канал с уменьшенным проходным сечением, постепенно восстанавливая первоначальное положение. Для регулирования ширины выходной щели в щековых дробилках применяют обычно клиновой механизм. Дробящие плиты являются основными рабочими органами щековых дробилок. Они сменные, быстроизнашивающиеся. Расход металла на дробящие плиты составляет около одной трети всех расходов на дробление. Плиты щековых дробилок изготовляют из высокомарганцовистой стали, обладающей высокой износостойкостью. Конструкция дробящей плиты определяется ее продольным и поперечным профилями. Рабочую часть плиты делают рифленой и редко для первичного (грубого) дробления - гладкой. От продольного профиля дробящих плит зависит угол захвата, величина криволинейной или параллельной зоны и другие параметры камеры дробления, влияющие на процесс дробления. Рифления трапецеидальной формы (тип I) применяют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250 и 400 мм; рифления треугольной формы (тип II) используют для предварительного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 500 мм и более и для окончательного дробления в дробилках с приемным отверстием шириной 250, 400 и 600 мм. Шаг t и высоту h рифлений (м) для обоих профилей в зависимости от ширины b выходной щели рекомендуется определять по выражению t=2h = b.

     Конусные  дробилки. При переработке различных  горных пород на всех стадиях дробления  широко используют конусные дробилки. В зависимости от назначения их разделяют  на дробилки для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Дробилки ККД характеризуются шириной приемной щели и в зависимости от типоразмера могут принимать куски горной породы размером 400-1200 мм, имеют разгрузочную щель 75-300 мм и производительность 150-2600 м3/ч. Дробилки КСД принимают куски размером 60-300 мм, размер их разгрузочной щели 12-60 мм, производительность 12-580 м3/ч. Дробилки КМД принимают куски размером 35-100 мм, имеют разгрузочную щель размером 3-15 мм, производительность 12-220 м3/ч. В конусных дробилках материал разрушается в камере дробления, образованной двумя коническими поверхностями, из которых одна (внешняя) неподвижная, а другая (внутренняя) подвижная.

     В горной промышленности используют конусные дробилки, которые занимают промежуточное  положение между дробилками крупного и сред него дробления, получившие название дробилки редукционного дробления (КРД). Их используют для повторного дробления продукта дробилок крупного дробления.

     Отечественная промышленность выпускает следующий  ряд дробилок ККД: 500, 900, 1200, 1500 мм (по ширине приемного отверстия).

     В дробилках КСД и КМД характеристикой  является диаметр подвижного конуса, который в серийных промышленных типоразмерах дробилок равен 600-3000 мм.

     Подвижный конус жестко закреплен на валу, нижний конец которого вставлен в  эксцентриковую втулку 10 так, что ось вала образует с осью вращения (осью дробилки) некоторый угол, называемый углом прецессии. У дробилок ККД вал подвижного конуса шарнирно прикреплен сверху к траверсе. Подвижный конус дробилок КСД и КМД опирается на сферический подпятник. Вал конуса не имеет верхнего крепления - это дробилки с консольным валом. Эксцентриковая втулка получает вращение от приводного устройства, при этом подвижный конус получает качательное (гирационное) движение. У дробилок ККД центр О качания находится наверху в точке подвеса, у дробилок с консольным валом он также находится наверху в точке пересечения оси вала и оси дробилки. При работе дробилки ось вала описывает коническую поверхность с вершиной в точке О. При этом подвижный конус как бы перекатывается по неподвижному через слой материала и осуществляет непрерывное дробление материала. В действительности подвижный конус совершает более сложное движение. Конусная дробилка в принципе работает так же, как и щековая, с той лишь разницей, что дробление в конусной дробилке происходит непрерывно.

     Привод  дробилок мелкого дробления осуществляется одним электродвигателем. На дробилках  для крупного дробления устанавливают  второй двигатель пуска дробилок, если камера дробления заполнена  материалом, т. е. находится "под завалом". Для пуска дробилки "под завалом" гидравлическая опора системы подвижного конуса обеспечивает быстрое опускание конуса и ликвидацию заклинивания материала в камере дробления. Максимальное усилие сжатия дробимого материала в камере дробления машины определяется упругой силой амортизационных пружин. Если усилия дробления превышают расчетные, например, при попадании в камеру дробления недробимых предметов, то пружины дополнительно сжимаются, опорное кольцо вместе с неподвижным конусом приподнимается, разгрузочная щель увеличивается и недробимый предмет выходит из дробилки. Применение гидравлики и гидропневматики повышает надежность работы предохранительного устройства, значительно упрощает и облегчает регулирование разгрузочной щели.

     Валковые  дробилки. Рабочим органом валковой дробилки являются вращающиеся цилиндрические валки. Материал подается сверху, затягивается между валками или валком и футеровкой камеры дробления и дробится. Валковые дробилки применяют для среднего и мелкого дробления материалов в основном средней прочности (до σсж = 150 МПа) на гладких и рифленых валках и мягких материалов (до σсж = 80 МПа) - на зубчатых валках.

     Одновалковую  зубчатую дробилку используют для дробления  угля, агломерата и др. Дробилка состоит  из зубчатого валка и колосниковой решетки, шарнирно подвешенной в верхней части рамы. Нижний конец колосниковой решетки притянут пружиной к регулируемому упору, что позволяет изменим, зазор между зубьями и колосниковой решеткой и предохраняет дробиkre от полосок при попадании недробимых предметов.

     Корпуса подшипников вала одного из валков опираются на пружины и могут  перемещаться. В результате этого  при попадании недробимого предмета один валок может отойти от другого  и пропустить недробимый предмет, после  чего под действием пружин возвратиться в исходное положение. Имеются конструкции, в которых подпружинены оба валка. Их применяют там, где в исходном материале много недробимых включение

     Поверхности валков бывают гладкие, рифленые, ребристые  и зубчатые. Сочетания дробящих поверхностей могут быть различными: например, оба валка могут иметь гладкую поверхность, или один гладкую, другой рифленую и др. Валковые дробилки традиционного исполнения имеют небольшую производительность и неравномерный износ поверхности бандажей по длине валка, что затрудняет поддержание зазора между валками в необходимых пределах.

     Дробилки  ударного действия. В дробилках ударного действия материал разрушается под  действием механического удара, при котором кинетическая энергия  движущихся тел полностью или частично переходит в энергию их деформации и разрушения. В этих дробилках возникающие усилия дробления в основном уравновешиваются силами инерции массы самого куска. Дробилки ударного действия применяют в основном для измельчения малоабразивных материалов средней прочности (известняка, доломитов, мергеля, угля, каменной соли и др.). В некоторых случаях дробилки ударного действия используют и при переработке материалов с повышенной прочностью и абразивностью (например, асбестовых руд, шлаков и др.). У этих машин большая степень дробления (до 50), что позволяет сократить число стадий дробления; большая удельная производительность (на единицу массы машины); простая конструкция, и она удобна в обслуживании, имеет избирательность дробления и более высокое качество готового продукта по форме зерен.

     По  конструкции основного узла - ротора-дробилки ударного действия бывают двух основных типов: роторные и молотковые. Роторные дробилки имеют массивный ротор, на котором жестко закреплены сменные  била из износостойкой стали. В молотковых дробилках дробление осуществляется за счет кинетической энергии молотков, шарнирно подвешенных к ротору.

     Материал  в дробилки загружается сверху. Падая  под действием силы тяжести, он подвергается ударам бил или молотков быстро вращающегося ротора. В результате куски материала разрушаются, их осколки разлетаются широким сектором (около 90°) и отбрасываются на футеровку - отбойные плиты или колосники, образующие камеру дробления. Ударяясь о футеровку, осколки материала дополнительно измельчаются и, отражаясь, снова попадают под удары ротора. Измельченные до определенного размера куски материала высыпаются через разгрузочную щель или шел и колосниковой решетки.

     Разнообразие  роторных и молотковых дробилок вызвано  различным назначением дробилок. Наиболее распространенными являются однороторные дробилки. Двухроторные дробилки одноступенчатого дробления применяют тогда, когда требуется большая производительность. Оба ротора дробилки работают самостоятельно, и исходный материал поступает равномерно на оба ротора. Двухроторные дробилки двухступенчатого дробления применяют тогда, когда необходимо совместить две стадии дробления.

     Для лучшего использования рабочей  поверхности бил и молотков Применяют  реверсивные дробилки. Эти дробилки имеют симметричную камеру дробления и могут работать при различных направлениях вращения ротора, что позволяет использовать билы и молотки с двух сторон без переустановки.